基于ZigBee的智能家居系统安全通信研究

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目前基于无线技术的智能家居系统给人们带来了舒适和便利,但系统容易遭受攻击,有较多的隐私数据需要保护.针对无线通信中数据安全问题,设计了一种智能家居系统及其安全通信方法,即设计了系统的组网结构,规划了外网和内网.内网的家居设备节点采集信息并采用ZigBee通信方式,其他设备采用WiFi通信方式.路由器部署为MQTT服务器、手机等控制设备为MQTT客户端,并在服务器上进行SSL通信相关的配置、设计客户端程序.每次外部网络的MQTT客户端访问服务器时,先采用安全的内网穿透方案ZeroTier连接到内部网络,再通过SSL协议产生公钥和证书,进行安全通信.提出基于L-P混沌系统交叉扩散方法产生AES初始轮密钥,并用于ZigBee安全通信.实验结果为外网MQTT客户端和服务器可以连接到一个ZeroTier网络,并通过SSL协议安全通信;ZigBee通信方式达到了加密效果,相对标准AES算法,加密时间短、平均端到端通信延迟小,分别降低了3.77%和28.5%,且能量消耗少,节点平均剩余能量提高了30.22%.因此,实验结果表明,所提出的通信方法安全,且具有应用性.
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微型航姿系统(AHRS)采用三轴磁强计、加速度计和陀螺仪的组合实现三维姿态测量,广泛用于无人机飞控等领域.但AHRS利用重力矢量解算俯仰角和横滚角时,会受运动加速度影响而产生误差.现有抗扰算法本质上均依赖陀螺仪,在长时间运动加速度干扰下易造成累积误差.提出一种采用光流传感器对运动加速度进行感测和补偿的新方法,并对重力矢量和地磁矢量进行并行估计,以提高扩展卡尔曼滤波的动态性能.实验表明,当存在水平加速度影响时,所提出的算法姿态角误差比现有算法降低50%以上,可显著改善动态航姿精度.
针对电力负荷随机性、波动性以及非线性因素所导致预测精度不高等问题,提出了一种基于变分模态分解(VMD)与麻雀搜索算法(SSA)优化的最小二乘支持向量机(LSSVM)短期负荷预测模型.该方法首先借助VMD将原始负荷时间序列分解成不同频率的本征模态函数(IMF)和残差分量(Res),然后对各分量建立不同的LSSVM预测模型并利用SSA进行参数优化,最后将各分量预测值组合得到最终的预测结果.以比利时蒙斯大学和中国河南省某地区两组真实数据为例进行预测分析,将预测结果与LSSVM、VMD-LSSVM、SSA-LSS
针对珍稀濒危植物迁地保护中存在的环境差异和植物适应性难题,提出一种利用北斗高精准时空技术构建的植物迁地保护框架.该框架以精准农业技术和平行系统理论为依据,以珍稀濒危植物生态环境及其自身状态变化等信息的动态监测与数据采集为基础,通过构建人工生态系统和平行种植,解决迁地保护与自然生态环境的差异性问题,以及植物自然回归的适应性问题.所提出的框架有利于提高迁地保护成功率,从而提升珍稀濒危植物迁地保护的效益.
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针对沙漠埋地油气管道服役环境、破坏情况和威胁管道安全的第三方入侵情况,容易引起入侵振动信号的有效特征提取和准确分类识别困难的问题,提出一种沙漠埋地油气管道入侵信号特征识别方法.该方法首先利用分布式光纤采集管道沿线入侵振动信号;然后通过改进的总体平均经验模态分解(MEEMD)法分解振动信号得到信号的固有模态函数(IMF)分量;进而提取IMF分量的能量以及MEEMD能量熵组成特征向量;最后将该特征向量输入到极限学习机(ELM)分类识别模型.实验结果表明,该方法能够实现敲击管道、人工挖掘、机械施工和沙暴天气4类
超声波测距是最常见的测距技术手段,性价比极高.但常用超声波回波测距中信号整形经常会引起的测距误差,其主要原因是由于起振周期丢失及反射信号幅度差异使测量的信号飞行时间越过了接收信号起始时间点所引起的.所提出的双相位检测方法,通过发射一组64周期载波,2周期调制信号的临界调制信号,同时开始计时,当接收信号幅值超过特定阈值时停止计时,进而检测阈值点信号的相位,得到接收信号的起始时间点,再使用载波相位校正法来消除信号整形带来的误差后得出距离测量结果.经过仿真测试和实验测试,结果表明实际测量精度几乎不受噪声和反射信
针对可调谐波长红外光源输出波长与实际波长存在偏差,设计了基于光声光谱技术的红外波长校准仪.首先,使用待校准的激光器照射装有气体小分子的光声腔,获得所装载分子的振转精细吸收光谱.然后利用这些简单气体小分子已知且精确的振转光谱峰位置与所得的光声光谱进行对比,最后,通过对比对红外激光器输出激光波长进行校准.本文利用装有甲烷和氨气气体的光声腔获得了本实验室光学参量震荡器(OPO/OPA)相应的波长校正拟合曲线,并成功对其在2800~3600 cm-1的范围内输出波长进行了校准.本红外光校准仪具有测量范围广,对现有